В феврале 2021 года ученые из НГУ опубликовали в журнале Laser and Photonics Reviews обзор, посвященный характеризации одиночных частиц с использованием методов на основе светорассеяния. Работа охватывает обширную область исследования самых разных микрочастиц, начиная от атмосферной пыли и заканчивая клетками крови, а ее задача — объединить разрозненные наработки различных групп по всему миру. 

 
Авторами статьи выступили сотрудники лаборатории структуры и функциональных свойств молекулярных систем Физического факультета НГУ и Института химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского: Андрей Романов и Максим Юркин.

Авторы в своей статье рассказывают о методах измерения и характеризации одиночных частиц, делая основной акцент на последнем аспекте.
 
— Работая в этой области, мы заметили, что другие ученые не уделяют должного внимания методам исследования, так как в основном фокусируются на объекте и часто в некотором смысле изобретают велосипед, повторяя путь, уже пройденный другими. Наша лаборатория цитометрии и биокинетики в ИХКГ СО РАН со своей стороны тоже сталкивались с подобной проблемой, поэтому мы решили разобраться в этом вопросе. После первоначального ознакомления с литературой по этой теме стало очевидно, что количество статей очень большое (несколько сотен), а общее понимание отсутствует. Отсюда и родилась идея написать подробный обзор для всего мирового сообщества. Существующих методов характеризации много, но их простое перечисление несет мало ценности. Основной трудностью является осмысленное сравнение методов между собой при том, что каждый из них опирается на конкретную экспериментальную установку, а это определяет количество и качество получаемой информации светорассеяния. Систематизировав и проанализировав инструментальные подходы к выделению одиночных частиц и их измерению, мы смогли разделить методы характеризации на три больших класса: методы на основе данных, реконструкция и модельные методы. Первый из этих классов использует в основном методы машинного обучения для задач классификации по ранее измеренным данным (т. е. насколько новые сигналы близки одному из ранее измеренных). Второй близок к томографии, т. е. потенциально восстанавливает всю форму объекта. Это, конечно, наилучший вариант, «святой Грааль» в области характеризации, однако возможности существующих подходов сильно ограниченны для не очень больших частиц (по сравнению с длиной волны). Последнему классу в обзоре посвящено наибольшее внимание. С одной стороны, эти методы ограничены использованием заранее известной параметрической модели, с другой — именно эти методы можно в полной мере назвать количественными: они определяют не только характеристики объекта, но и погрешность этих величин. При этом именно такие модельные методы мы ранее применяли для характеризации клеток крови. Собственно, описанная классификация и является главным результатом обзора. Можно утверждать, что с его появлением эта область исследований впервые обрела явные очертания. В частности, мы смогли четко отделить ее от намного большей, но качественной области микроскопии (в общем случае методы получения изображений — imaging), — рассказал об исследовании аспирант Физического факультета НГУ, сотрудник ИХКГ СО РАН Андрей Романов. 
​​
Об актуальности статьи свидетельствует уровень журнала с импакт-фактором 10. Работа призвана помочь мировому сообществу использовать идеи и наработки друг друга в этой области, а также развивать новые пути в методологии характеризации. Один из таких перспективных путей, связанный с применением нейронных сетей, авторы наметили реализовать уже в ближайшем будущем.

 

Источники

Статья ученых НГУ вошла в выпуск Laser and Photonics Reviews
Новосибирский государственный университет (nsu.ru), 10/02/2021

Похожие новости

  • 16/07/2019

    Международная школа по методам высоких давлений Европейского центра синхротронных исследований

    ​Преподаватель и студенты новой междисциплинарной магистерской программы «Методическое обеспечение физико-химических исследований конденсированных фаз» приняли участие в международной школе по методам высоких давлений (Schoo on High Pressure Techniques), которая прошла в Гренобле (Франция) с 17 по 21 июня.
    1365
  • 27/08/2020

    Российские ученые получили новые молекулы — органические «магниты»

    ​​Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Сибирского отделения РАН и Новосибирского государственного университета синтезировали новые стабильные органические радикалы с магнитными свойствами.
    1094
  • 16/07/2020

    Сибирские ученые получили топологические изоляторы на основе селенида висмута новыми способами

    ​​​​​Тонкие пленки селенида висмута получили двумя методами: вырастив их на подложках из слюды и электрохимически расщепив объемные кристаллы Bi2Se3, причем ученые добились формирования рекордно больших площадей образцов тонких пленок.
    1420
  • 09/04/2019

    Сибирские ученые оптимизируют работу электронных дисплеев органическими полупроводниками

    ​Ученые Новосибирского государственного университета (НГУ) займутся исследованием свойств органических полупроводников (материалов, используемых в электронике), чтобы повысить эффективность используемых сейчас электронных дисплеев, сообщил ТАСС руководитель лаборатории органической оптоэлектроники НГУ Евгений Мостович.
    2023
  • 16/12/2020

    Новосибирские ученые первыми в мире получили данные о механизме прохождения ценных промышленных газов через перспективный пористый материал ZIF-8

    ​​Ученые из лаборатории структуры и функциональных свойств молекулярных систем НГУ, сотрудники Института катализа СО РАН Даниил Колоколов, Александр Художитков и Александр Степанов совместно с другими исследователями провели работу по экспериментальному измерению диффузии легких углеводородов.
    688
  • 28/08/2020

    СУНЦ НГУ познакомил школьников с учеными

    Этим летом при поддержке новосибирской ФМШ впервые прошли дистанционные экскурсии по институтам Новосибирского научного центра. Идея организовать онлайн-экскурсии возникла, когда стало понятно, что традиционные летние мероприятия СУНЦ НГУ в этом году будут проходить дистанционно.
    789
  • 22/10/2020

    Всё сжечь и лишь потом датировать: Детектив с участием Ускорительного масс-спектрометра ИЯФ СО РАН им. Г. И. Будкера в изложении Юлии Черной

    ​​Необычайно древний манускрипт из Музея редких книг «Ғылым Ордасы» (Алма-Ата) произвел в Казахстане настоящий фурор. Радио­углеродный анализ показал рекордный возраст находки — 8 тыс. лет! Небольшой кусок претендента на самый древний письменный документ передали для подтверждения и в новосибирский Академгородок, специалисты которого уверенно заявили: подделка! Пытаясь искусственно состарить кожу, на которой и были написаны письмена, ее пропитали нефтяными смолами.
    578
  • 03/03/2021

    Учёный НГУ создал нейросеть для газоанализатора, помогающего выявлять коронавирус

    Один из способов оперативной диагностики состояния организма разработан учеными Института автоматики и электрометрии СО РАН совместно с компанией ScientificCoin. С помощью созданного ими газоанализатора Healthmonitor можно с точностью до 85 % определить наличие в организме коронавирусной инфекции.
    342
  • 20/05/2016

    Сибирский биофизик разработал компьютерную программу для оптических исследований межзвёздной пыли и клеток крови

    Биофизик Новосибирского государственного университета Максим Юркин занимается развитием метода дискретных диполей.  На его основе учёный разработал универсальную компьютерную программу ADDA, одним из приложений которой является моделирование светорассеяния биологическими клетками (в частности, клетками крови человека и бактериями).
    2822
  • 13/07/2020

    Новосибирские ученые усовершенствовали процесс разделения ксилолов

    ​Ученые лаборатории структуры и функциональных свойств молекулярных систем Физического факультета НГУ и Института катализа СО РАН исследовали молекулярный механизм процесса получения чистых изомеров ксилола.
    1309